(rTPU) 재생 열가소성 폴리우레탄

소개

재활용 열가소성 폴리우레탄 (rTPU)은 주로 산업 후 폐기물 흐름과 점점 더 많은 소비자 후 선별된 공급원에서 열가소성 폴리우레탄 스크랩을 재처리하여 만든 재활용 등급 폴리우레탄 엘라스토머입니다. 순정 TPU와 마찬가지로 rTPU는 탄성, 내마모성, 내화학성 및 가공성의 조합으로 평가되지만, 신발, 자동차 인테리어, 필름, 케이블, 코팅, 유연 성형 부품과 같은 응용 분야에서 탄소 배출량이 적고 자원을 절약하는 대안으로 자리 잡고 있습니다.

rTPU는 고분자 공학과 순환 소재 관리의 교차점에 있습니다. 이는 경질 세그먼트가 강도를 제공하고 연질 세그먼트가 유연성을 제공하는 TPU의 분절 블록 공중합체 구조를 계승하지만, 재활용은 분자량 변동성, 오염 위험 및 물성 유지율을 도입하므로 선별, 건조, 여과 및 때로는 순정 TPU 또는 충전제와의 배합을 통해 관리해야 합니다. 따라서 이 소재는 단일 수지가 아니라 다양한 공급원, 성능 목표 및 최종 용도 요구 사항에 맞춰 조정된 재활용 TPU 등급군으로 이해하는 것이 가장 좋습니다.

rTPU의 중요성은 화석 공급원료 의존도와 제품 탄소 발자국을 줄이려는 산업 압력과 함께 커졌습니다. 최근 산업 보고서와 제품 수명 주기 평가에 따르면 재활용 함량 TPU 솔루션은 순정 TPU에 비해 배출량을 실질적으로 줄일 수 있지만, 결과는 재활용 함량 수준, 수집 경로 및 가공 에너지에 따라 달라집니다. 동시에 rTPU는 공급원료 일관성, 냄새 및 색상 제어, 일부 제형의 가수분해 민감성, 고품질 폐루프 재활용에 적합한 깨끗한 TPU 폐기물 흐름의 제한된 가용성으로 인해 기술적으로 제약을 받고 있습니다.

역사 및 개발

TPU 자체는 기존 가황 고무의 열가소성 대안으로 개발되어 엘라스토머 특성과 용융 가공성을 결합했습니다. 신발, 케이블 재킷, 호스, 필름 및 성형 제품에 대한 오랜 산업적 사용은 광범위한 설치 기반과 반복되는 폐기물 흐름을 만들었으며, 이는 나중에 재분쇄 및 재처리를 기반으로 한 재활용 개념을 가능하게 했습니다.

초기 rTPU 개발은 특히 신발 제조, 사출 성형 및 필름 변환에서 발생하는 생산 스크랩의 기계적 재활용에 초점을 맞췄습니다. TPU는 열가소성이므로 열경화성 폴리우레탄과 달리 화학적 재활용이나 더 공격적인 분해 경로가 필요하지 않고 재용융 및 재성형이 가능합니다. 이로 인해 TPU는 폐루프 또는 준폐루프 소재 회수에 가장 유망한 폴리우레탄 계열 중 하나가 되었습니다.

최근 개발은 다음을 강조합니다:

• 정제된 TPU 흐름을 위한 산업 후 및 소비자 후 수집 시스템
• 유동성, 인성 또는 외관을 복원하기 위한 배합 전략
• 신발 중창, 시트 및 필름의 재활용 설계 접근법
• 추적 가능한 공급원을 가진 혼합 또는 인증된 재활용 함량 등급

상용화는 브랜드와 소재 공급업체가 정의된 재활용 함량 주장과 낮은 탄소 발자국을 가진 rTPU 중창 및 필라멘트 솔루션을 도입한 신발 분야에서 특히 두드러졌습니다.

화학 구조 및 주요 특성

TPU는 연질 및 경질 도메인이 교대로 배열된 분절 블록 공중합체로 구성됩니다. 일반적으로 폴리올에서 유래한 연질 세그먼트는 유연성과 탄력성을 제공하며, 디이소시아네이트와 쇄 연장제로 형성된 경질 세그먼트는 응집력, 강도 및 열 저항성을 제공합니다. rTPU에서는 이 구조가 근본적으로 동일하게 유지되지만, 재활용 소재는 공급원과 재처리 이력에 따라 더 짧은 사슬, 잔류 첨가제 및 더 넓은 분자량 분포를 포함할 수 있습니다.

주요 특성 이점은 다음과 같습니다:

• 변형 후 강한 회복력을 가진 높은 탄성
• 밑창, 롤러, 보호 필름과 같은 마모가 심한 표면에 적합한 내마모성
• 많은 등급에서 오일, 그리스, 연료 및 많은 용매에 대한 내화학성
• 적합한 제형에서의 저온 유연성
• 압출, 사출 성형, 열성형 및 필라멘트 생산에 의한 우수한 가공성

중요한 실질적 한계는 다음과 같습니다:

• 일부 TPU 등급의 가수분해 민감성 → 에스터 기반 연질 세그먼트는 고온, 습도 또는 습한 환경에서 분해될 수 있음 → 에터 기반 TPU, 가수분해 안정화 제형 또는 stricter 건조 및 가공 제어를 사용.
• 반복 재활용 후 물성 변화 → 사슬 절단, 산화 노화 및 오염으로 용융 강도와 기계적 일관성이 저하될 수 있음 → 더 깨끗한 공급원 흐름을 사용하거나, 순정 TPU와 혼합하거나, 안정제를 추가하거나, 상용화 및 여과를 적용.
• 냄새, 색상 및 외관 변동성 → 재활용 공급원료는 종종 잔류 공정 이력과 안료를 포함 → 선별, 탈색 및 미학이 덜 중요한 응용 분야를 대상으로 사용.
• 엔지니어링 플라스틱에 비해 중간 정도의 내열성 → 연질 세그먼트 이동성으로 상부 사용 온도가 제한됨 → 고열 구조 부품이 아닌 유연한 부품에 사용.

기능 대비 일반적인 물성 프로필

TPU에서 물려받은 주요 가공 관련 한계는 처리 전 낮은 표면 에너지 → 처리되지 않은 표면에서 약한 접착, 인쇄 또는 코팅 성능 → 코로나, 플라스마, 프라이머, 화염 처리 또는 표면 활성화 배합을 사용.

생산 공정 및 원료 공급원

rTPU 생산은 TPU 폐기물 선별 및 준비로 시작됩니다. 깨끗한 산업 후 스크랩은 소비자 후 소재보다 일반적으로 화학 및 오염 프로필이 더 균일하기 때문에 가장 가치 있는 공급원료입니다. 일반적인 공급원료 준비 단계는 다음과 같습니다:

• 분쇄 또는 그라인딩에 의한 크기 축소
• 세척 및 건조
• 용융 여과
• 탈기
• 펠릿화 또는 재과립화

기계적 재활용은 TPU가 열가소성이며 기존 장비로 재처리할 수 있기 때문에 고품질 rTPU의 지배적인 경로입니다. 그러나 실제로 rTPU 생산자는 신율, 인열 저항 및 용융 안정성을 유지하기 위해 신중한 배합, 안정제 패키지 및 품질 선별에 의존하는 경우가 많습니다.

원료 공급원은 일반적으로 다음을 포함합니다:

• 필름, 신발, 케이블 및 성형 작업에서 발생하는 산업 후 TPU 스크랩
• 수집 및 선별이 가능한 소비자 후 TPU 제품
• 등급 안정화를 위한 재활용 TPU + 순정 TPU 블렌드
• 유동성, 강성, 비용 또는 미학을 조정하는 데 사용되는 첨가제 및 충전제

rTPU가 폼 또는 셀룰러 응용 분야에 사용되는 경우, 미세다공성 사출 성형 및 관련 발포 공정은 유용한 인성을 유지하면서 더 가벼운 부품을 만들 수 있습니다. 필라멘트 및 시트 응용 분야에서는 TPU가 흡습성이 있고 건조가 불충분하면 가공 결함에 민감하기 때문에 압출 일관성과 수분 제어가 특히 중요합니다.

주요 생산자 및 시장 참여자

rTPU 분야는 단편화되어 있지만, 여러 회사가 순환 소재 프로그램과 특수 등급을 통해 두각을 나타내고 있습니다:

• Covestro는 다양한 TPU 제형에 걸쳐 TPU 순환 전략과 재활용 함량 등급을 홍보했습니다.
• Lubrizol은 더 광범위한 TPU 순환 추세를 반영하여 재활용 가능, 질량 균형 및 바이오 기반 옵션이 있는 TPU 기술을 판매합니다.
• Cirql은 발표된 저탄소 주장과 함께 신발용 재활용 TPU 중창 소재를 상용화했습니다.
• FormFutura 및 유사한 필라멘트 생산자는 적층 제조용 rTPU를 도입했습니다.
• Sinox Polymers와 같은 지역 재활용 업체 및 컴파운더는 깨끗한 산업 흐름에서 TPU 재과립에 집중합니다.

응용 분야 및 최종 사용 시장

rTPU는 재활용성이 가치 있지만 탄성, 내마모성 및 가공 유연성이 요구되는 응용 분야에서 선호됩니다. 가장 중요한 시장은 다음과 같습니다:

• 신발: 중창, 밑창, 안창, 힐 인서트 및 성능 부품은 특히 재활용 함량과 저탄소 소재를 찾는 브랜드에게 가장 강력한 성장 분야입니다.
• 필름 및 시트: 인성 및 회복성이 중요한 경우 보호 필름, 적층층 및 유연 커버에 rTPU를 사용합니다.
• 케이블 및 와이어: 재킷, 시스 및 보호층은 유연성, 내마모성 및 내화학성의 이점을 얻습니다.
• 자동차: 인테리어 트림, 유연 부품, 댐핑 요소, 씰 및 보호 커버는 일반적인 기술 시장입니다.
• 산업용 호스 및 튜빙: 내마모성 및 내화학성 등급은 까다로운 서비스 환경에서 사용됩니다.
• 3D 프린팅: 유연 필라멘트 및 기능성 프로토타입은 완벽한 미적 균일성보다 내구성과 충격 저항이 더 중요한 경우 rTPU를 사용합니다.
• 부직포 및 섬유: 멜트블로운 및 관련 섬유 유사 제품은 부드러움과 탄력성이 중요한 경우 재활용 TPU를 사용할 수 있습니다.
• 성형 소비재: 전화 케이스, 그립, 웨어러블, 보호 하우징 및 스포츠 장비는 일반적인 2차 응용 분야입니다.

대부분의 rTPU 등급에 적합하지 않은 용도는 고열 구조 부품 → 소재의 열 상한 및 수분 민감성이 제한적일 수 있음 → 더 적합한 대안은 엔지니어링 열가소성 수지 또는 특수 고온 엘라스토머입니다.

일반적인 등급-응용 적합성

환경 및 지속 가능성 측면

rTPU는 TPU 스크랩을 폐기 또는 다운사이클링에서 전환하면서 순정 화석 공급원료 수요를 줄일 수 있기 때문에 중요합니다. 폐루프 또는 준폐루프 회수는 폐기물 흐름이 충분히 순수할 때 수지가 기계적으로 재활용될 수 있기 때문에 TPU에 특히 매력적입니다.

환경적 이점은 크게 다음에 따라 달라집니다:

• 재활용 함량 비율
• 수집 효율성
• 선별, 세척 및 재용융에 사용되는 에너지
• 운송 거리
• 세척 및 여과 중 수율 손실

산업 수명 주기 주장은 의미 있는 탄소 감소가 가능함을 나타냅니다. 예를 들어, 한 발표된 신발 관련 rTPU 평가는 특정 재활용 함량 제품 구성에 대해 순정 TPU 대비 총 탄소 발자국이 39% 감소했다고 보고했습니다. 이러한 수치는 제품 및 시스템별이며 보편적이지 않기 때문에 신중하게 해석해야 합니다.

지속 가능성 경로는 다음과 같습니다:

• 깨끗한 TPU 스크랩의 기계적 재활용
• 단일 소재 구조 설계
• 내구성 제품에 재활용 함량 등급 사용
• 수리 및 재제조를 통한 수명 연장
• 성능 유지를 위한 순정 TPU와의 제어 혼합

재활용성 고려 사항

TPU는 가교 폴리우레탄 시스템보다 더 재활용하기 쉽습니다. 왜냐하면 영구적으로 경화되지 않고 연화 및 재용융되기 때문입니다. 그러나 입력 흐름이 혼합되거나 오염되거나 반복적으로 열 노화된 경우 재활용 품질이 저하됩니다. 이것이 rTPU가 특히 신발 및 제조 스크랩 루프와 같은 조직화된 산업 루프에서 가장 잘 작동하는 이유입니다.

바이오 기반 및 질량 균형 TPU 옵션도 더 광범위한 지속 가능성 공간에서 경쟁합니다. 이들은 재활용 공급원료 가용성에 전적으로 의존하지 않고 화석 공급원료 사용을 줄일 수 있지만, 수명 종료 수집 및 재활용 인프라의 필요성을 대체하지는 않습니다.

경제 및 글로벌 시장 영향

rTPU는 더 넓은 TPU 시장 내에서 틈새 분야이지만, 규제 압력, 브랜드 지속 가능성 약속 및 재활용 소재의 프리미엄화와 일치하기 때문에 전략적 중요성이 큽니다. 신발, 스포츠 용품 및 소비자 브랜드는 재활용 함량을 시장 차별화 및 측정 가능한 기후 주장으로 전환할 수 있기 때문에 초기 채택자였습니다.

rTPU의 경제성은 다음에 의해 형성됩니다:

• 깨끗한 TPU 스크랩의 비용 및 가용성
• 선별 및 정제 비용
• 순정 TPU 대비 성능 손실
• 인증된 재활용 함량에 대한 브랜드의 지불 의향
• 폐기물 수집 및 산업 클러스터의 지역적 차이

고순도 산업 후 스크랩은 일반적으로 선별 비용을 낮추고 물성 변동성을 줄이기 때문에 가장 경제적인 공급원료입니다. 소비자 후 rTPU는 더 강력한 지속 가능성 가치를 가질 수 있지만, 오염, 혼합 폴리머 및 수집 복잡성으로 인해 경제성이 더 어렵습니다.

글로벌 생산 리더십은 재활용 TPU 단독이 아닌 TPU 산업에 집중되어 있습니다. 주요 TPU 공급업체, 컴파운더, 신발 소재 혁신가 및 지역 재활용 업체가 함께 rTPU 시장을 형성하며, 유럽과 동아시아가 순환 TPU 개발에서 특히 활발합니다.

현재 과제 및 혁신

현재 과제는 다음과 같습니다:

• 공급원료 순도: 혼합 엘라스토머 흐름은 일관성을 저하시키고 고급 응용 분야를 제한합니다.
• 노화 및 물성 유지: 여러 번의 열 이력으로 신율, 인열 저항 및 용융 안정성이 저하될 수 있습니다.
• 수분 제어: TPU는 가수분해 및 결함을 방지하기 위해 가공 전에 신중하게 건조해야 합니다.
• 냄새 및 색상 제어: 소비자 대면 부품에 특히 중요합니다.
• 추적성 및 인증: 재활용 함량 주장은 강력한 연쇄 관리 시스템을 요구합니다.

주요 혁신은 다음과 같습니다:

• 문서화된 성능 창을 가진 재활용 함량 TPU 등급
• 상당한 재활용 비율로 만든 확장 가능한 신발 중창
• 강성 또는 유동 균형을 회복하는 첨가제 패키지 및 충전제
• 밀도를 줄이고 소재 사용을 줄이는 미세다공성 발포
• 적층 제조용 재활용 TPU 필라멘트
• 더 까다로운 폐기물 흐름을 위한 화학적 및 기계적 재활용 하이브리드

유용한 배합 예는 중간 로딩으로 탄산칼슘과 배합된 재활용 TPU로, 강성을 높이고 용융 유동을 변경할 수 있습니다. 재활용 TPU에 대한 한 연구는 기계적 특성, 가수분해 분해 및 형상 기억 거동에 대한 탄산칼슘의 영향을 평가하여 충전제가 재활용으로 인한 물성 변화를 보상하는 데 어떻게 사용될 수 있는지 보여주었습니다. 또 다른 일반적인 산업 전략은 성능을 안정화하면서 지속 가능성 주장을 개선하기 위해 재활용 TPU 제형에 1%~20% 재활용 폴리우레탄 성분을 혼합하는 것입니다.

미래 전망

rTPU의 미래는 세 가지 발전으로 정의될 가능성이 높습니다:

• 특히 신발 및 산업 제조에서 깨끗한 TPU 폐기물을 위한 더 나은 수집 시스템
• 더 긴밀한 물성 제어 및 추적성을 가진 더 강력한 재활용 함량 등급
• TPU를 선택하고 조립하여 반복적인 회수를 지원할 수 있는 소비재의 재활용 설계 채택

신발은 아마도 선도적인 쇼케이스 시장으로 남을 것이지만, 재활용 업체가 오염 제거, 배합 및 품질 보증을 개선함에 따라 산업 응용 분야가 확대될 가능성이 높습니다. 적층 제조도 rTPU 필라멘트가 저용량, 유연 및 수리 지향 생산을 지원할 수 있기 때문에 의미 있는 틈새 시장이 될 수 있습니다.

장기적으로 가장 경쟁력 있는 rTPU 시스템은 다음을 결합한 시스템이 될 것입니다:

• 신뢰할 수 있는 산업 후 및 소비자 후 공급원료 접근
• 예측 가능한 기계적 특성
• 검증된 탄소 감소
• 기존 압출 및 성형 장비와의 호환성
• 재활용 루프로 다시 돌아가는 명확한 수명 종료 경로

요약

rTPU는 열가소성 폴리우레탄의 엘라스토머 이점을 유지하면서 순정 석유화학 공급원료에 대한 의존도를 줄이는 재활용 TPU 소재군입니다. 가장 강력한 시장은 신발, 필름, 케이블, 자동차 인테리어 및 유연 소비재 또는 산업용 제품으로, 내마모성, 탄성 및 가공성이 필수적입니다.

주요 제약은 공급원료 변동성, 일부 등급의 가수분해 민감성 및 엄격한 선별 및 건조의 필요성입니다. 그럼에도 불구하고 rTPU는 기계적으로 재활용, 배합 및 기존 열가소성 방법으로 재처리할 수 있기 때문에 폴리우레탄 생태계에서 더 실용적인 순환 소재 중 하나로 남아 있습니다.

참고 문헌

• •

  Cirql rtpu50 | Fully recyclable TPU midsole for sustainable footwear. (2025, October 9).Link

• •

  Influence of calcium carbonate fillers on the properties of recycled .... (2012).Link

• •

  Tensor processing units (TPUs). (n.d.).Link

• •

  Tensor processing unit - Wikipedia. (2016, May 30).Link

• •

  Introduction to Cloud TPU. (n.d.).Link

• •

  Understanding recycled TPU material: Key specifications, industrial .... (2025, November 9).Link

• •

  Recycling of polyurethanes. (n.d.).Link

• •

  Process for the preparation of recycled thermoplastic polyurethane. (2013, July 30).Link

• •

  Thermoplastic polyurethane recycled content grade. (2026, April 22).Link

• •

  1° TPU material: Recyclability and skillful processing - Expafol. (2025, February 21).Link

• •

  Recycled TPU filament for 3D printing. (n.d.).Link

• •

  r-TPU NL - Sinox Polymers. (n.d.).Link

• •

  Mechanical recycling of TPU foams via microcellular injection molding. (n.d.).Link

• •

  Layout 1. (n.d.).Link

• •

  Recycled polyurethane: Advanced chemical and mechanical .... (n.d.).Link

• •

  Rigid polyurethane (RTPU). (2021, September 2).Link

• •

  Recycling and reprocessing of thermoplastic polyurethane ... - PMC. (2020, August 25).Link

• •

  Thermoplastic polyurethane from recycled raw materials. (2019, March 12).Link

• •

  Cirql publishes LCA results for rTPU materials, reporting lower .... (2026, February 5).Link

• •

  Thermoplastic polyurethane - Wikipedia. (2008, September 26).Link

• •

  Sinox Polymers. (n.d.).Link

• •

  [PDF] Recyclability of thermoplastic polyurethane under repeated .... (n.d.).Link

• •

  Robust thermoplastic polyurethane elastomers prepared from recycling polycarbonate. (2021, January 6).Link

• •

  Why China's rTPE OEMs lead: Topcentral's certified edge - Maximise Blog. (2026, June 16).Link

• •

  An efficient way to recycle thermoset polyurethanes. (2022, August 11).Link

• •

  Green material development through mechanical .... (2025, December 1).Link

• •

  Effect of the filler content on some physical and mechanical properties of virgin- and recycled thermoplastic polyurethane composites. (2024, October 22).Link

• •

  Recycled TPU pellets | Flexible & abrasion resistant - Topcentral. (n.d.).Link

• •

  Making TPU more circular. (n.d.).Link

• •

  Recycled waste as polyurethane additives or fillers - PMC. (2024, February 22).Link

• •

  Technical data sheet. (n.d.).Link

• •

  Rigid thermoplastic polyurethane (RTPU, PUR-RT). (2020, May 30).Link

• •

  Thermoplastic polyurethane: Key properties, processing, .... (2026, April 13).Link

• •

  What is TPU and when should you use it? (n.d.).Link

• •

  RPU vs. RTPU. (2021, July 12).Link

• •

  TPU: What it is, properties and industrial uses. (2026, January 29).Link

• •

  RTPU vs. PBT. (2021, July 12).Link

• •

  Understanding the properties and benefits of .... (2024, April 19).Link

• •

  Advanced and traditional processing of thermoplastic .... (n.d.).Link

• •

  Recycled TPU. (n.d.).Link

• •

  What is TPU? - Lubrizol. (2025, January 1).Link

• •

  Tpu extrusion 3d printing. (2021, October 20).Link

• •

  Can TPU be recycled? (2024, September 25).Link

• •

  What is TPU? (2025, June 2).Link

• •

  What is TPU 3D printing & uses | Markforged. (2025, January 31).Link

• •

  TPU elastomer benefits and applications. (n.d.).Link

• •

  Google TPU architecture: 7 generations explained | Introl Blog. (2025, December 1).Link